(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁系の製造法であって、以下の工程：
−  多孔性の絶縁紙を準備する工程；
−  ナノスケール粒子が懸濁されている樹脂を準備する工程；
−  該絶縁紙を該樹脂で含浸し、それによって該樹脂と該粒子を該絶縁紙中に分散させる工程、ここで、該絶縁紙を該樹脂で含浸するために、該樹脂に、溶媒のエタノール、酢酸ブチル又は酢酸エチルを加えて該樹脂の粘度を下げる；
−  含浸した該絶縁紙からテープを作り上げる工程；
−  該テープを導体に巻回する工程；
−  該テープのプレス及び熱供給による該樹脂の硬化によって該絶縁系を作り上げる工程、ここで、該絶縁系を基準とした該粒子の質量割合が３％以上である、
を有する方法。
【請求項２】
前記テープが支持構造物を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記絶縁紙がマイカ紙である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記樹脂が、芳香族エポキシ樹脂であり、硬化剤として酸無水物又はアミンを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記芳香族エポキシ樹脂が、ＢＡＤＧＥ、ＢＦＤＧＥ、エポキシ化フェノールノボラック又はエポキシ化クレゾールノボラックである、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記絶縁紙を前記樹脂で含浸した後、前記樹脂を熱供給によって、前記樹脂が不粘着状態で存在し、あとで硬化可能となるように部分的に架橋する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記テープが１００μｍ〜３００μｍの厚みを有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記粒子が無機材料を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記無機材料が、二酸化チタン、二酸化ケイ素及び／又は酸化アルミニウムである、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子が１ｎｍ〜５０ｎｍの粒径を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記粒子が２５ｍ2／ｇより大きい比表面積を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記絶縁紙を前記樹脂で含浸するために、前記樹脂に熱量を供給して前記樹脂の粘度を下げる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記絶縁紙を含浸した後、前記溶媒を前記絶縁紙から除去する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記絶縁系を基準とした前記粒子の前記質量割合が３％〜１０％である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気絶縁系用のテープを製造する方法に関する。
【０００２】
例えばモータ及びジェネレータといった電気機械は、導電体、電気絶縁系及び積層ステータコアを有する。この絶縁系は、導体を互いに、積層ステータコアから、かつ周囲から電気的に絶縁するという目的を持つ。機械の運転中に機械的な負荷又は熱的な負荷を受けると、絶縁系と導体との界面、又は絶縁系と積層ステータコアとの界面に空隙が形成する可能性があり、この空隙内で部分放電によって火花が形成する可能性がある。これらの火花によって、いわゆる"トリーチャネル"が絶縁体において形成する可能性がある。"トリーチャネル"の形成の結果、電気破壊が絶縁体を通して生じる可能性がある。部分放電に対するバリアが、高い耐部分放電性を有するマイカを絶縁体において用いることによって達成される。マイカは、数百マイクロメートル〜数ミリメートルの従来の粒径を有する薄板状のマイカ粒子の形態で用いられ、ここで、これらのマイカ粒子はマイカ紙へと加工される。強度の上昇及び加工性の改善のために、マイカ紙が接着剤で支持構造物に付着させられているテープが使用される。
【０００３】
絶縁系の耐部分放電性の改善のために、無機ナノ粒子を絶縁系において用いることが知られている。絶縁系の耐部分放電性は、粒子の表面積が大きくなるにつれて増大し、そのため粒子の直径と形状に依存する。そのうえ、耐部分放電性は、絶縁系を基準としたナノ粒子の質量割合が増大するにつれて増大する。ここで、ナノ粒子は被覆されていてよい。
【０００４】
マイカと比べて、樹脂は、低い耐分部放電性を有し、それによって、双方のプロセスによって製造されている絶縁系は、"トリーチャネル"の形成を引き起こしやすい。それによって絶縁系の寿命は縮められている。
【０００５】
ＤＥ６０１０９４２２Ｔ２には、絶縁系を製造する方法が記載されている。しかし、ここで問題なのは、最大で達成可能なナノスケール粒子の質量割合が低いことである。
【０００６】
本発明の課題は、耐部分放電性が高く、かつ寿命が長い絶縁系用のテープを製造する方法を提供することである。
【０００７】
電気絶縁系用のテープを製造する本発明による方法は、以下の工程：多孔性の絶縁紙を準備する工程；ナノスケール粒子が懸濁されている樹脂を準備する工程；絶縁紙を樹脂で含浸し、それによって樹脂と粒子を絶縁紙中に分散させる工程；テープを作り上げる工程を有する。
【０００８】
このように製造されたテープは、好ましくは、加圧下での方法においてさらに加工してよく、それによって絶縁系を基準とした樹脂の高い質量割合が達成可能である。また、樹脂の高い質量割合ゆえに、好ましくは絶縁系を基準としたナノ粒子の高い質量割合が達成可能であり、それによって絶縁系の寿命が改善される。
【０００９】
テープは、有利には支持構造物を有する。それによって、好ましくは、テープのより高い強度及びより良好な加工性が達成される。有利には、絶縁紙はマイカ紙である。さらになお、樹脂は、有利には芳香族エポキシ樹脂、殊にＢＡＤＧＥ、ＢＦＤＧＥ、エポキシ化フェノールノボラック又はエポキシ化クレゾールノボラックであり、硬化剤として酸無水物又はアミンを有する。有利には、絶縁紙を樹脂で含浸した後、樹脂を熱供給によって、これが不粘着状態で存在し、あとで硬化可能となるように部分的に架橋する。さらになお、テープは、有利には１００μｍ〜３００μｍの厚みを有する。
【００１０】
粒子は、有利には無機材料、殊に二酸化チタン、二酸化ケイ素及び／又は酸化アルミニウムを有する。無機粒子は、好ましくは高い耐部分放電性を有する。さらになお、粒子は、有利には１ｎｍ〜５０ｎｍの粒径を有する。粒子は、有利には２５ｍ2／ｇより大きい比表面積を有する。高い比表面積によって、好ましくは絶縁系の高い耐部分放電性がもたらされる。
【００１１】
絶縁紙を樹脂で含浸するために、有利にはこれに、溶媒、殊に２−ブタノン、エタノール、酢酸ブチル又は酢酸エチルを加えて樹脂の粘度を下げる。さらになお、有利には絶縁紙を樹脂で含浸するために、これに熱量を供給して樹脂の粘度を下げる。すなわち、樹脂の粘度をさらに下げるために、有利には、絶縁紙を樹脂で含浸するために、これに熱量を供給する。絶縁紙を含浸した後、有利には、溶媒を絶縁紙から除去する。ここで、熱量は、有利には、溶媒の除去に際して、樹脂が不粘着状態で存在し、あとで硬化可能となるように樹脂を部分的に架橋する形で定める。双方の措置、すなわち、粘度を下げるための溶媒の添加又は熱量の供給によって、好ましくは樹脂中での粒子の高い濃度を達成することができることから、本発明により製造されたテープを有する絶縁系は、この絶縁系を基準とした粒子の高い質量割合を有し、それによって絶縁系は高い耐部分放電性を有する。絶縁系を基準とした粒子の質量割合は、本発明によれば３％超、殊に３％〜１０％である。
【００１２】
電気絶縁系用の本発明によるテープは、本発明による方法を用いて製造している。本発明によるテープは導電体を包み込み、そして絶縁系はテープのプレス及び熱供給による樹脂の硬化によって製造する。
【００１３】
例を手がかりにして、次に本発明による方法を詳細に説明する。
【００１４】
支持構造物が備えられている多孔性のマイカ紙を、エポキシ化フェノールノボラック及び硬化剤として酸無水物を有し、かつ２０ｎｍの粒径を有する二酸化チタン粒子が懸濁されている樹脂で含浸する。含浸のために、樹脂に酢酸エチル溶媒を加えて樹脂の粘度を下げる。粘度をさらに下げるために、樹脂を加熱し、それによってまた、樹脂が不粘着状態で存在し、あとで硬化可能となるようにこれを部分的に架橋する。さらになお、溶媒を、マイカ紙の含浸後にマイカ紙から除去する。この方法に従って作り上げたテープを導体に巻回する。ブロックプレスでのテープのプレスによって、巻回物における空隙と、導体と巻回物との間の空隙を塞ぎ、ここで、過剰の樹脂が巻回物から流出する。熱供給によって樹脂を硬化して絶縁系を製造する。樹脂中での二酸化チタン粒子の濃度は、絶縁系を基準とした二酸化チタン粒子の質量割合が４％となるように選択した。
【００１５】
支持構造物が備えられている多孔性のマイカ紙を、ＢＡＤＧＥ及び硬化剤として酸無水物を有し、かつ１０ｎｍの粒径を有する二酸化ケイ素粒子が懸濁されている樹脂で含浸する。含浸のために、樹脂にエタノール溶媒を加えて樹脂の粘度を下げる。含浸後に、溶媒を真空乾燥によってマイカ紙から除去する。含浸及び溶媒の除去後に、樹脂を熱供給によって、これが不粘着状態で存在し、あとで硬化可能となるように部分的に架橋する。この方法に従って作り上げたテープを導体に巻回する。ブロックプレスでのテープのプレスによって、巻回物における空隙と、導体と巻回物との間の空隙を塞ぎ、ここで、過剰の樹脂が巻回物から流出する。熱供給によって樹脂を硬化して絶縁系を製造する。樹脂中での二酸化ケイ素粒子の濃度は、絶縁系を基準とした二酸化ケイ素粒子の質量割合が６％となるように選択した。
【００１６】
支持構造物が備えられている多孔性のマイカ紙を、ＢＡＤＧＥ及び硬化剤として酸無水物を有し、かつ１０ｎｍの粒径を有する二酸化ケイ素粒子が懸濁されている樹脂で含浸する。含浸のために、樹脂にエタノール溶媒を加えて樹脂の粘度を下げる。テープを熱供給によって乾燥する。樹脂を更なる熱供給によって、これが不粘着状態で存在し、あとで硬化可能となるように部分的に架橋する。この方法に従って作り上げたテープを導体に巻回する。ブロックプレスでのテープのプレスによって、巻回物における空隙と、導体と巻回物との間の空隙を塞ぎ、ここで、過剰の樹脂と溶媒が巻回物から流出する。熱供給によって樹脂を硬化して絶縁系を製造する。樹脂中での二酸化ケイ素粒子の濃度は、絶縁系を基準とした二酸化ケイ素粒子の質量割合が３％となるように選択した。